Kohezyna – kompleks białkowy, którego główną funkcją jest utrzymywanie chromatyd siostrzanych razem podczas cyklu komórkowego. Pozostaje aktywna aż do anafazy, kiedy to jej usunięcie umożliwia rozdzielenie chromatyd siostrzanych. Kompleks ten zapewnia prawidłową segregację chromosomów. Oprócz tego bierze również udział w rekombinacji homologicznej oraz tworzeniu pętl DNA (ang. DNA extrusion). Jest wysoce ewolucyjnie konserwatywna u wszystkich eukariontów oraz zbliżona homologicznie u bakterii.
Budowa Kohezyna to białkowy „pierścień bezpieczeństwa” wokół . Składa się z podjednostek SMC1, SMC3 (które należą do rodziny białek SMC, z ) oraz z SCC1 i SCC3 (z ). Dwie ostatnie podjednostki zostały nazwane RAD21 dla SCC1 i STAG dla SCC3 u ssaków.
SMC1 i SMC3 tworzą domeny głowowe zawierające motywy ATPazy, które oddziałują z odpowiednio C-końcem i N-końcem kleizyny (SCC1/RAD21), co pozwala na „zamknięcie” pierścienia kohezyny. W efekcie kompleks kohezyny tworzy zamkniętą, pierścieniowatą strukturę obejmującą nici DNA, co stanowi podstawę jej funkcji stabilizowania chromatyd siostrzanych.
Funkcje Utrzymanie chromatyd siostrzanych razem (kohezja) Kohezja polega na utrzymywaniu chromatyd siostrzanych razem od momentu replikacji DNA w fazie S aż do anafazy. Proces ten jest możliwy dzięki kompleksowi kohezyny, który tworzy pierścieniowatą strukturę otaczającą obie chromatydy. Po replikacji kompleks SCC2-SCC4 umieszcza na DNA kompleks kohezyny, który obejmuje obie chromatydy siostrzane.
W większości chromosomu kohezyna jest usuwana już w profazie, jednak w centromerach kohezja pozostaje zachowana aż do anafazy, dzięki białku , które chroni kohezynę przed przedwczesnym usunięciem.
Na początku anafazy aktywowana zostaje , która przecina podjednostkę kleizyny (RAD21/SCC1). Otwarcie pierścienia kohezyny umożliwia rozdzielenie chromatyd siostrzanych i ich migrację do przeciwnych biegunów komórki.
Udział w naprawie DNA Kohezyna odgrywa istotną rolę w naprawie pęknięć dwuniciowych DNA (DSB). Jej funkcja w odpowiedzi na uszkodzenia była sugerowana już przed odkryciem roli kohezyny w kohezji chromatyd siostrzanych — mutacja SCC1 u S. pombe (Rad21) powodowała nadwrażliwość na promieniowanie wskutek zaburzonej naprawy DNA. Badania u drożdży i kręgowców wykazały, że kohezyna jest rekrutowana do miejsc DSB, co ułatwia rekombinację homologiczną, zależną od bliskości chromatyd siostrzanych. Proces ten wymaga m.in. enzymu Eco1/ESCO, kompleksu ładującego SCC2/SCC4, białek czujnikowych MRX oraz sygnałów fosforylacji, takich jak γH2AX. Fosforylacja podjednostek SMC1 i SMC3 jest również konieczna dla prawidłowej odpowiedzi na uszkodzenia DNA.
Organizacja chromatyny i struktury genomu Kohezyna uczestniczy w organizacji trójwymiarowej chromatyny poprzez proces zwany loop extrusion (formowanie pętli DNA). Kompleks kohezyny tworzy pierścień białkowy, który obejmuje nić DNA. Podjednostki SMC1 i SMC3 posiadają aktywność ATP-azową, co umożliwia przesuwanie pierścienia wzdłuż DNA i stopniowe tworzenie coraz większych pętli. Tworzenie pętli pozwala na uporządkowanie chromatyny w lokalne jednostki 3D, w których DNA częściej wchodzi w interakcje samo ze sobą (rejony TAD), ułatwia kontakt odległych elementów genomu oraz reguluje ekspresję genów.
Znaczenie kliniczne Zaburzenia w prawidłowym funkcjonowaniu kohezyn mogą prowadzić do powstawania zespołów wad wrodzonych, takich jak: zespół Robertsa zespół Cornelii de Lange (CdLS).
Przypisy
Kategoria:Biologia molekularna Kategoria:Cykl komórkowy Kategoria:Białka